La Relatividad General

Lunes, 08 de ebrero de 2010

La Relatividad General

La relatividad general es nuestra mejor teoría moderna de la gravitación. El dogma central de la teoría es que la presencia de materia curva el entramado del Universo. Una forma sencilla de visualizar cómo funciona la relatividad general es estirar tensamente una bolsa de basura sobre la boca de una papelera, luego colocar sobre ella un cojinete de bolas de modo que el cojinete distorsione la superficie.

Si luego hacemos rodar una canica pequeña por el plástico, se verá desviada de su rumbo. Si no supiéramos nada de la deformación del plástico, diríamos que el cojinete de bolas ejerce una fuerza sobre el otro. En la relatividad general, por su parte, decimos que un objeto distorsiona el entramado del espacio-tiempo y en consecuencia ocasiona cambios en el movimiento de otros objetos.

Albert Einstein (1879-1955)

La teoría de Einstein no invalida la gravedad newtoniana. Si examinamos las ecuaciones de la relatividad general y las extrapolamos a un régimen donde las masas sean pequeñas, hallaremos que se convierten exactamente en las ecuaciones que obtendríamos de la ley de la gravitación universal de Newton. En otras palabras, la relatividad general contiene la gravedad newtoniana y la extiende, pero no la invalida para la región para la que estaba destinada su uso.

Hay muy pocos lugares en el universo donde la relatividad general sea importante. Para la vida cotidiana, para enviar sondas por el sistema solar, y para cualquier otra situación en la que es probable que nos hallemos, no necesitamos preocuparnos por la relatividad general.

La razón es que los efectos de la relatividad general son normalmente tan pequeños que podemos llegar a prescindir totalmente de ellos, y la buena vieja teoría de la gravedad newtoniana funciona maravillosamente.

Tenemos que recurrir a la relatividad general sólo en casos donde los objetos sean muy masivos, como por ejemplo, en las inmediaciones de los agujeros negros, cuando hay implicadas largas distancias, por ejemplo, cuando se trabaja en cosmología, o cuando se toman mediciones muy precisas. En todos los demás casos, podemos ignorar el hecho de que la ley de Newton es sólo una aproximación a una teoría mejor.

La relatividad general predice que la luz se curvará cuando llegue cerca del Sol. En 1919, Arthur Eddington, más tarde Sir Arthur, hizo lo que mucha gente considera como la más espectacular y mejor conocida confirmación de la teoría de la relatividad.

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Blogodisea

La desaparición del ser humano no tendría consecuencias ecológicas

Lunes, 08 de febrero de 2010

La desaparición del ser humano no tendría consecuencias ecológicas

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El Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC), en colaboración con la Asociación Española de Cine e Imagen Científicos (ASECIC) y la Sociedad de Amigos del Museo (SAM), ha organizado para el próximo 11 de febrero a las 19:00 horas la proyección del documental científico 'La Decisión de Gaia'.

Como refleja la película, se calcula que las hormigas del planeta pesan lo mismo que la humanidad, pero no producen el mismo impacto ambiental que nosotros. Si desparecieran las hormigas, se produciría un fenómeno ligado a la extinción y mucho más dramático que el meteorito que acabó con los dinosaurios.

No pasaría nada

En cambio, si se extinguiera la especie humana, en términos ecológicos no pasaría nada, ya que las personas aportamos poco a los ecosistemas en los que vivimos; según la principal tesis de la película, solo gastamos, somos los más grandes consumidores y nadie nos consume.

Tras la proyección de La Decisión de Gaia, tendrá lugar una mesa redonda en la que participarán Álvaro Mendoza, director del documental, y Rafael Serra, director de la revista Quercus.

La proyección del video científico La decisión de Gaia tendrá lugar el 11 de febrero a las 19:00 horas en el Salón de Actos del Museo. La asistencia es gratuita y libre hasta completar el aforo.

Fuente:

El Mundo Ciencia

Confirmado: Nuestros ancestros don de África

Lunes, 08 de febrero de 2010

El Proyecto Genográfico desvela a través del ADN una ascendencia directa que viene de África

Desde África, pasaron 5.000 años en Asia Central y hace 30.000 llegaron a Europa

Los investigadores han analizado el ADN de Chris, tataranieto de Charles Darwin

El padre de la teoría de la evolución, Charles Darwin, es descendiente directo de un hombre que vivió en África hace 60.000 años, igual que lo son el resto de los hombres que viven hoy en el planeta. Esta es una de las conclusiones a las que han llegado los científicos del Proyecto Genográfico, que dentro de 18 meses habrá identificado –utilizando únicamente datos genéticos– los grandes movimientos migratorios de la historia de nuestra especie.

Esta familia lejana de Darwin partió de África, se separó de los suyos creando un nuevo linaje, pasó unos 5.000 años en el sur de Asia Central –lo que hoy es Irán– y hace aproximadamente 30.000 años, cuando el hombre de neandertal había sido reemplazado por el de cromañón, llegó a Europa. Así lo explicó el jueves pasado, en el Museo de Sydney, Spencer Wells, director de este proyecto altruista, liderado por National Geographic, la empresa de informática IBM y la organización caritativa Waitt Family Foundation.

Spencer resaltó que una de las principales revelaciones del proyecto "ha sido descubrir que nuestra especie viviera durante tanto tiempo en África", unos 140.000 años, y tardara tanto a emigrar hacia otras regiones de la Tierra.

"A mi tatarabuelo le habría aliviado poder estar hoy aquí", dijo Chris Darwin , descendiente directo de Charles Darwin, "porque confirma sus teorías" expuestas en su obra maestra, El origen de las especies, en la que el científico británico defendía que los humanos teníamos antepasados comunes: "Pero además le habría impresionado la cantidad de información que podemos obtener del profundo conocimiento del ADN".

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La Vanguardia

El líqido más extraño: el Agua

Lunes, 08 de febrero de 2010

El líquido más extraño: el Agua

Nos enfrentamos a muchos misterios, desde la naturaleza de la materia oscura y el origen del universo a la búsqueda de una Teoría del Todo. Estos son todos enigmas a gran escala, pero se puede observar otro misterio sin resolver del mundo físico —desconcertante por igual, aunque no tan grande— en la comodidad de su cocina

Simplemente llene un vaso alto con agua fría, tire dentro un cubo de hielo y deje reposar.

El hecho de que el cubo de hielo flote es la primera rareza. Y el misterio crece si se toma un termómetro para medir la temperatura del agua a diferentes profundidades. En la parte superior, cerca del cubo de hielo, la encontrará a alrededor de 0 ° C, pero en el fondo debería ser de alrededor de 4 ° C. Esto es porque el agua es más densa a 4 ° C de lo que es a cualquier otra temperatura, otro rasgo extraño que la diferencia de otros líquidos.

Las propiedades extrañas del agua no terminan ahí, y algunas son vitales para la vida. Debido a que el hielo es menos denso que el agua y el agua es menos densa en su punto de congelación que cuando está ligeramente más caliente, se congela de arriba hacia abajo en lugar de abajo hacia arriba. Así que, incluso durante las edades de hielo, la vida continuó prosperando en la parte baja de los lagos y en el océano profundo. El agua también tiene una extraordinaria capacidad para absorber el calor, y esto ayuda a suavizar los cambios climáticos que de otro modo podrían devastar los ecosistemas.

Sin embargo, a pesar de la enorme importancia del agua para la vida, ninguna teoría ha podido explicar satisfactoriamente sus misteriosas propiedades… hasta ahora. Si hemos de creer a los físicos Anders Nilsson en la Universidad de Stanford, California, y Lars Pettersson de la Universidad de Estocolmo, Suecia, y sus colegas, por fin estamos llegando al fondo de muchas de estas anomalías.

Sus ideas controvertidas amplían una teoría propuesta hace más de un siglo por Wilhelm Roentgen, descubridor de los rayos X, que afirmaba que las moléculas de agua líquida se empaquetan juntas no sólo de una manera, como se puede ver en los libros de texto actuales, sino en dos formas fundamentalmente diferentes.

La clave para comprender los misterios del agua es la manera en que sus moléculas —formadas por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno— interactúan entre sí. El átomo de oxígeno tiene una ligera carga negativa, mientras que los átomos de hidrógeno comparten una carga positiva que compensa. Por esto, el hidrógeno y los átomos de oxígeno de las moléculas vecinas se atraen entre sí, formando un enlace llamado enlace de hidrógeno.

Los enlaces de hidrógeno son mucho más débiles que los enlaces que unen los átomos en las moléculas, y por eso continuamente se rompen y forman de nuevo, pero son más fuertes cuando las moléculas están dispuestas de manera que cada uno de los enlaces de hidrógeno se alinea con un enlace molecular (ver diagrama). La forma de una molécula de agua es tal que cada molécula de H₂O está rodeada por cuatro vecinas organizadas en forma de una pirámide triangular, mejor conocida como tetraedro.

Al menos, esta es la manera se autoorganizan las moléculas en el hielo. Según la visión convencional, el agua líquida tiene una estructura similar, aunque menos rígida, en la que moléculas adicionales se pueden meter en algunas de las brechas abiertas en la disposición tetraédrica. Esto explica por qué el agua líquida es más densa que el hielo, y parece ajustarse a los resultados de varios experimentos en los que se hacen rebotar haces de rayos X, rayos infrarrojos y neutrones en las muestras de agua.

Es cierto que algunos físicos han afirmado que el agua, bajo ciertas condiciones extremas, puede separarse en dos estructuras diferentes (ver “agua extrema”), pero la mayoría ha asumido que adquiere una estructura única en condiciones normales.

Estaban usando espectroscopía de absorción de rayos X para investigar el aminoácido glicina. Los picos en el espectro de absorción de rayos X pueden arrojar luz sobre la naturaleza exacta de los enlaces químicos de la sustancia en juego, y por lo tanto de su estructura. Es importante destacar que los investigadores habían obtenido una nueva fuente de rayos X de alta energía con la que fueron capaces de hacer nediciones más sensibles y precisas que lo que antes era posible. Pronto se dieron cuenta de que el agua que contenía la muestra de glicina estaba produciendo un espectro mucho más interesante que el de los aminoácidos. “Lo que vimos fue sensacional”, recuerda Nilsson, “así que tuvimos que llegar al fondo de eso”.

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Axxon

Científicos japoneses crean "agua elástica"

Viernes, 05 de febrero de 2010

Científicos japoneses crean "agua elástica"

La búsqueda de sustancias ecológicas que sustituyan el plástico parece dar sus frutos. Científicos de la Universidad de Tokyo han logrado crear un compuesto llamado 'agua elástica' (elastic water) extremadamente elástico y transparente.

Contiene un 95% de agua y se obtiene al añadir dos gramos de arcilla y una pequeña cantidad de materia orgánica en agua normal. El mayor desafío es el de aumentar su densidad para poder utilizarlo en la fabricación de objetos sólidos.

Una vez dispuestos los materiales, el gel se forma en sólo 3 minutos

Una nueva clase de hidrogel podría reemplazar definitivamente a los plásticos. El nuevo material, que incorpora arcilla como parte de su estructura para conseguir una mayor rigidez, es muy poco agresivo para con el medio ambiente y puede substituir al plástico -derivado del petróleo- en casi todas las aplicaciones imaginables. Sin embargo, puede que su costo, por ahora mayor al de los polímeros tradicionales, sea una barrera que dificulte su adopción inmediata. ¿Estamos cerca de eliminar los “ecologicamente incorrectos” plásticos de nuestra civilización?

La invención de los plásticos a mediados del siglo XIX cambió la civilización humana tan profundamente como lo hicieron antes el dominio del fuego, la metalúrgica del bronce o la fabricación del acero. El invento del primer material plástico se debe a Leo Hendrik Baekeland, quién descubrió una substancia a la que llamó baquelita.

Esta sería la primera de una serie de resinas sintéticas que revolucionarían la tecnología moderna, iniciando la llamada “era del plástico”. A lo largo del siglo XX el uso del plástico se hizo extremadamente popular y llegó a sustituir a otros materiales, tanto en el ámbito doméstico, como el industrial y comercial.

Estos versátiles polímeros carecen de un punto fijo de ebullición y poseen -dentro de un determinado intervalo de temperaturas- propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, su impacto en el medio ambiente -en la fabricación de plásticos se utilizan grandes cantidades de petróleo- y en la salud constituyen una desventaja significativa que le quita brillo a un material tan útil y económico.

Buscando la forma de reemplazar a los plásticos por algún material de características similares pero sin sus desventajas, los científicos de la Universidad de Tokio, en Japón, han desarrollado una mezcla de arcilla e hidrogel que -esperan- pueda substituir al plástico en un amplio número de aplicaciones, sin poner en peligro las personas o el planeta. Takuzo Aida, el responsable del equipo que llevó a cabo este trabajo, mezcló unos pocos gramos de arcilla con 100 gramos de agua en presencia de pequeñas cantidades de un agente espesante conocido como poliacrilato de sodio y un “pegamento molecular orgánico”.

El agente espesante ayuda a distribuir la arcilla en láminas delgadas, aumentando su superficie y permitiendo que el pegamento mencionado logre un mejor control sobre ella. El resultado es una mezcla compuesta aproximadamente por un 98% de agua, que forma un hidrogel transparente y elástico, con una resistencia mecánica lo suficientemente importante como para ser capaz de crear un puente autosostenido de 3,5 centímetros de ancho.

Los hidrogeles son sustancias en estado coloidal con apariencia sólida como la albúmina coagulada por el calor o la gelatina gelificada por enfriamiento. Los científicos han estado utilizando diferentes clases de hidrogeles en la medicina desde la década de 1980, pero su falta de rigidez y durabilidad limitaba su utilización en otros ámbitos. Sin embargo, al añadir una pequeña cantidad de arcilla a la mezcla, Aida y sus investigadores han logrado proporcionar al hidrogel la rigidez necesaria para hacerlo un material mucho más versátil.

La arcilla fortalece el hidrogel porque el polímero utilizado para enlazar el agua con el gel también se adhiere a la arcilla, al agua, y otras cadenas de polímeros. Aferrándose a todos estos elementos, el polímero forma un andamiaje rígido sobre el que se apoyan las otras moléculas, creando un material sólido.

La resistencia del nuevo material proviene de la suma de las fuerzas que actúan entre las moléculas en las nanocapas de arcilla y pegamento, explica Aida. Estas fuerzas, llamadas “fuerzas supramoleculares”, son semejantes a la de los enlaces del hidrógeno y también ayudan a atrapar las moléculas de agua entre las láminas de arcilla. Algunos hidrogeles ensayados con anterioridad dependían de los enlaces químicos covalentes para obtener su resistencia.

Pero cuando se rompían los enlaces covalentes, el material perdía irreversiblemente su rigidez. En cambio, las fuerzas supramoleculares se pueden “regenerar” fácilmente, y si el material resulta dañado por el estrés mecánico puede recuperar rápidamente su resistencia original. Una vez dispuestos los materiales en el tubo de ensayo, el gel se forma en sólo 3 minutos.

Cualquiera puede hacerlo en su casa sin necesidad de comprender los procesos químicos involucrados. “Uno de los principales avances de este material es la simplicidad general del procedimiento de fabricación, además de las excepcionales propiedades físicas que posee la estructura resultante”, dice Craig Hawker, un científico de la Universidad de California que no participó en el estudio.

Al estar constituido básicamente por agua, barro y sólo un poco de polímero, el nuevo material no tiene ninguna de las propiedades tóxicas de plástico. En un artículo publicado en la revista Nature, Takuzo Aida explica que “para fortalecer el material simplemente basta con aumentar las cantidades de arcilla, poliacrilato de sodio y cola, siempre que la transparencia no sea importante.” Unas de las grandes incógnitas que surgen al analizar el nuevo material es su costo.

En efecto, si queremos eliminar los “ecologicamente incorrectos” plásticos de nuestra civilización necesitamos un material que no solo tenga sus ventajas estructurales y adolezca de sus limitaciones, sino que además sea -como mínimo- tan barato como lo que se quiere reemplazar.

Es muy pronto para estimar cuanto costará una pieza del hidrogel de Takuzo Aida, ya que nadie ha construido una planta capaz de fabricarlo en cantidades industriales. Fabricar las pequeñas muestras que se han usado a lo largo de la investigación no ha sido barato, pero puede ser que una vez industrializado su valor descienda notablemente. Si el costo no es un problema, el nuevo material podrá ser considerado como un reemplazo viable para el plástico, al menos cuando se haya determinado que realmente cumple con lo que promete.

Fuentes:

Neo Teo

El Informador

Periodista Digital

El mosquito de la malaria huele a los humanos

Viernes, 05 de febrero de 2010

El mosquito de la malaria huele a los humanos

Así informa El País (España). El mosquito de la malaria predominante en África, el Anopheles gambiae, elige a sus víctimas humanas por el olfato (algo así como si pensara: huele a humano, luego es alimento). Esto se suponía, sin embargo, no se conocía cómo lo hace -qué compuestos del olor humano, presentes en el sudor, capta con sus receptores olfatorios y cuáles son éstos-. Por tanto, no se podían diseñar trampas o repelentes tan selectivos y eficaces como probablemente se podrá hacer a partir de ahora.

Investigadores de las universidades de Yale y de Vanderbilt (EE UU) han identificado en este mosquito más de dos docenas de receptores que detectan compuestos químicos del sudor humano.

Un Anopheles pica a una persona en el dedo

Los mosquitos que transmiten la malaria son capaces de olfatear a las personas, pero hasta ahora nadie sabía muy bien cómo. Un estudio que publica hoy Nature desvela una intrincada red de detectores que convierten al Anopheles gambiae, uno de los principales transmisores de la enfermedad, en un sabueso que rastrea el olor del sudor, el aliento y la piel humana.

Lo hace para buscar su alimento, pues las hembras de esta especie beben sangre. El contagio de la malaria se produce cuando un mosquito se ceba primero en una persona enferma y luego en otra sana, transmitiendo el parásito que provoca la enfermedad. Cerca de un millón de personas muere cada año de malaria, la mayoría de ellas en África, donde el A. gambiae es el principal mensajero de esta enfermedad.

Los responsables del estudio, de la Universidad de Yale (EEUU), han desvelado las claves genéticas del olfato del mosquito. Ahora que conocen cuáles son los olores que más le atraen, creen que tal vez puedan engañarle para llevarle a una trampa y evitar así que pique a una persona sana.

Los insectos huelen gracias a neuronas olfativas especializadas en diferentes olores. Lo hacen mediante genes receptores que se activan ante la presencia del olor de una manzana, en el caso de la mosca de la fruta, o el sudor, en el caso del A. gambiae.

Neuronas huecas

En 2004, John Carlson y su equipo demostraron que se puede vaciar una neurona de la mosca de la fruta una especie muy usada en el laboratorio para probar en ella las propiedades de un receptor olfativo. Ahora han usado la misma técnica para expresar, en esas neuronas huecas, más de 70 receptores de los mosquitos maláricos. Han comprobado que funcionan como neuronas originales del insecto y han desvelado cómo cooperan para oler 110 compuestos que desprenden las personas y otros característicos de los nidos donde ponen sus huevos.

El estudio ha desvelado un grupo de especialistas que ayudan al insecto a detectar a sus presas. Se trata de receptores que sólo se activan ante la presencia de compuestos como el indol, un componente mayoritario del sudor y el aliento humano. Otros se activan sólo ante químicos de la orina o de la flora bacteriana de la piel. En comparación con la mosca de la fruta, el Anopheles muestra un olfato afinado durante millones de años en detectar los productos químicos que desprende el cuerpo humano. El trabajo puede ayudar a crear nuevos repelentes y trampas que disminuyan la enorme incidencia de la enfermedad, concluyen los autores.

Fuentes:

Publico.es

El País Ciencia